Xác định gen kháng artemisinin ở ký sinh trùng sốt rét

Lần đầu tiên, các đột biến trong ký sinh trùng sốt rét mà cơ bản là khả năng kháng artemisinin đã được xác định chính xác. Bằng cách kiểm tra các biến thể di truyền, các chuyên gia y tế công cộng đang thực hiện kế hoạch lập bản đồ các dòng ký sinh trùng sốt rét kháng thuốc ở khu vực Đông Nam Á, với hy vọng ngăn chặn sự lây lan của ký sinh trùng sốt rét kháng thuốc sang Bangladesh, Ấn Độ và Châu Phi.

Ông Christopher Plowe, nhà sốt rét học tại Đại học Maryland, Baltimore cho rằng: Nếu kháng artemisinin đã lan đến Châu Phi thì thực sự nó sẽ là một thảm họa y tế toàn cầu.

Pascal Ringwald, đồng tác giả của nghiên cứu mới nhất về kháng artemisinin và là điều phối viên của Chương trình ngăn chặn sốt rét kháng thuốc toàn cầu của Tổ chức Y tế Thế giới tại Geneva, Thụy Sĩ cho biết: Nhóm nghiên cứu của ông sẽ xác định được nơi bắt nguồn của chủng ký sinh trùng sốt rét kháng artemisinin và nơi ký sinh trùng sốt rét kháng artemisinin đã lan rộng.

Artemisinin được chiết xuất từ cây Thanh hao hoa vàng (Artemisia annua), một loài thực vật được sử dụng trong y học cổ truyền Trung Quốc. Trong những năm 1960 và đầu những năm 1970, Trung Quốc đã bí mật tiến hành một chương trình nghiên cứu quân sự để chống lại sự đề kháng chloroquinone, và các nhà nghiên cứu của Trung Quốc đã phát hiện: dịch chiết từ Artemisia annua có thể diệt ký sinh trùng sốt rét trong máu của những con chuột bị nhiễm và thử nghiệm có kết quả tương tự trên người.

Khi được sử dụng kết hợp với một trong nhiều loại thuốc sốt rét khác, artemisinin dạng phối hợp diệt sạch Plasmodium falciparum trong máu người trong vòng hai ngày. Nhưng từ đầu những năm 2000 ở miền tây Campuchia, các quan chức y tế nhận thấy ở một số bệnh nhân sốt rét, thời gian để diệt sạch ký sinh trùng là 5 ngày. Và một số chủng hoàn toàn không đáp ứng với artemisinin. Chủng ký sinh trùng kháng artemisinin có thể xuất hiện ở những vùng lân cận Campuchia với Việt Nam, Myanmar và Thái Lan.

Các phòng thí nghiệm trên thế giới đã kiên trì tìm kiếm các gen kháng artemisinin. Bằng cách tìm kiếm các biến thể di truyền trong ký sinh trùng liên quan đến khả năng đáp ứng với artemisinin, các nghiên cứu đã phát hiện ra một vùng lớn trên một nhiễm sắc thể của ký sinh trùng sốt rét có liên quan đến sự kháng artemisinin.

Theo Frédéric Ariey, một nhà nghiên cứu bệnh sốt rét tại Viện Pasteur Paris, nhóm nghiên cứu của ông không sử dụng dòng ký sinh trùng kháng artemisinin trong phòng thí nghiệm mà bắt đầu với một chủng nhạy cảm với artemisinin được thu thập từ một bệnh nhân sốt rét ở Tanzania, chủng nhạy cảm này được nuôi cấy trong môi trường có artemisinin và sau đó loại artemisinin khi ký sinh trùng xuất hiện điểm đánh dấu. Sau 5 năm và hàng chục chu kỳ nuôi cấy trong môi trường như trên, các nhà nghiên cứu đã tạo ra dòng ký sinh trùng kháng artemisinin.

Khi giải trình tự gen của ký sinh trùng kháng artemisinin, các nhà nghiên cứu phát hiện một số các biến thể trong 7 gen có liên quan đến khả năng kháng artemisinin. Nhóm nghiên cứu đã so sánh các biến thể trên với trình tự gen của dòng kháng artemisinin thu được ở Campuchia. Trình tự gen của dòng kháng artemisinin ở Campuchia cho thấy có 17 điểm đột biến khác nhau có liên quan chặt chẽ với kháng artemisinin - các điểm đột biến này đều trên protein K13, còn được gọi vùng cánh quạt của protein K13.

Theo Ariey, thông tin về vai trò của K13 ở ký sinh trùng sốt rét cũng như việc các đột biến trên K13 liên quan đến sự kháng artemisinin như thế nào vẫn còn rất hạn chế và cơ chế kháng artemisinin vẫn còn là một ẩn số. Nhưng ông cho rằng, sự tồn tại của nhiều đột biến cho thấy rằng gen kháng artemisinin đã xuất hiện nhiều lần ở Campuchia. Mặc dù đã tìm thấy một vài kết quả ban đầu, nhưng các nhà khoa học vẫn đang tìm kiếm các điểm đột biến có liên quan đến kháng artemisinin trên K13.

Theo Timothy Anderson, nhà di truyền học tại Viện Nghiên cứu Y sinh Texas, San Antonio. “Một trong những điểm đáng lo ngại về dữ liệu này là chúng ta thấy rõ sự độc lập của các alen kháng chỉ có nguồn gốc ở Campuchia”, điều này cho thấy sự kháng artemisinin có thể là một sự thích nghi thông thường. Dominic Kwiatkowski, một nhà di truyền học quần thể tại Viện Wellcome Trust Sanger, Cambridge, Vương quốc Anh, cho rằng một số gen khác có liên quan đến khả năng kháng artemisinin, tuy nhiên tập trung vào các đột biến gen trên K13 là một điểm khởi đầu đúng đắn.

Các nhà khoa học trong lĩnh vực phòng chống sốt rét ở Đông Nam Á lên kế hoạch lập bản đồ tỷ lệ đột biến trong khu vực. Tại cuộc họp thiết lập ưu tiên nghiên cứu để loại trừ bệnh sốt rét tại Bangkok, các quan chức đã đưa ra quyết định: Lập bản đồ những đột biến trên K13 sẽ là mục tiêu chính trong các nghiên cứu loại trừ bệnh sốt rét.

Theo Ringwald, ưu tiên hàng đầu của WHO là tìm ký sinh trùng sốt rét kháng thuốc ở Myanmar để xác định chủng ký sinh trùng kháng thuốc đã lan truyền từ phía tây tới biên giới của đất nước với Ấn Độ và Bangladesh chưa hay chúng vẫn còn giới hạn ở biên giới Thái Lan. Đây là câu hỏi quan trọng mà cần phải được đáp án trong vòng 6 tháng tới.

Những cuộc điều tra cho các đột biến gen ở ký sinh trùng kháng thuốc sẽ cung cấp cho các quan chức y tế nguồn thông tin trực tiếp của ký sinh trùng sốt rét kháng thuốc và là một phần của một nỗ lực để loại trừ bệnh sốt rét ở khu vực Đông Nam Á.

DS. Huỳnh Kha Thảo Hiền
(lược dịch)
Nguồn: Nature (doi:10.1038/nature.2013.14404)